冷却装置および加熱装置
【課題】冷却効率を向上させ、冷却処理を高速化できる冷却装置を提供する。他の課題は、加熱効率を向上させ、加熱処理を高速化できる加熱装置を提供する。
【解決手段】冷却装置は、チャンバ２１１と、基板１を保持するための基板キャリア２であって、チャンバの搬入口からチャンバ内部の停止位置に搬入されて、さらに前記チャンバの搬出口から搬出される基板キャリア２と、チャンバ内の停止位置に搬入された基板キャリア２の両側に配置された第１冷却板３ａ、及び第２冷却板３ｂと、第１冷却板３ａ又は第２冷却板３ｂのうち少なくとも一つに設けられ、基板にガスを放出するガス放出口４と、ガス放出口４にガスを供給するガス供給手段と、基板キャリア２に近接して第１冷却板及び第２冷却板を移動する移動手段と、を備える。
【解決手段】冷却装置は、チャンバ２１１と、基板１を保持するための基板キャリア２であって、チャンバの搬入口からチャンバ内部の停止位置に搬入されて、さらに前記チャンバの搬出口から搬出される基板キャリア２と、チャンバ内の停止位置に搬入された基板キャリア２の両側に配置された第１冷却板３ａ、及び第２冷却板３ｂと、第１冷却板３ａ又は第２冷却板３ｂのうち少なくとも一つに設けられ、基板にガスを放出するガス放出口４と、ガス放出口４にガスを供給するガス供給手段と、基板キャリア２に近接して第１冷却板及び第２冷却板を移動する移動手段と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気記録媒体の製造工程において用いられる、基板の冷却装置および加熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気記録媒体の製造工程において、基板は、真空中に搬送されて、成膜、加熱、冷却などのさまざまな処理が施される。装置のスループットを向上させるため、各チャンバにおいて処理に要する処理時間（タクトタイム）を短縮化することが求められている。このようにタクトタイムを短縮化しつつも、冷却効率を高めるために、冷却プレートを基板に対して、近接させる構成を備える冷却装置が提案されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２００７−５３７３５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、高密度の磁性膜を成膜するため、基板を高温に加熱して、成膜処理が行われている。一方、装置のスループットを向上させるため、タクトタイムは短縮化している。そのため、短時間で高速で冷却する冷却装置が求められている。しかしながら、従来の冷却装置は、冷却効率が十分ではなく、スループットの低下を招くという問題が生じている。
【０００５】
そこで、本発明は上記従来技術が有する問題を鑑みてなされたものであり、冷却効率を高め、高速に冷却可能な冷却装置を提供することを目的とする。
【０００６】
また、本発明の他の目的は、基板の加熱効率を高め、高速に基板の加熱が可能な加熱装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の態様は、このような目的を達成するために、冷却装置であって、チャンバと、前記チャンバ内に設けられ、基板を冷却するように構成された第１冷却手段と、前記チャンバ内において前記第１冷却手段と対向配置され、前記基板を冷却するように構成された第２冷却手段と、前記第１冷却手段と前記第２冷却手段との間の配置領域に、基板を保持している基板保持部を配置するように構成された配置手段と、前記第１冷却手段および第２冷却手段のうち少なくとも一方に設けられ、基板冷却に寄与するガスを放出するガス放出口と、前記ガス放出口に前記ガスを供給するガス供給手段と、前記配置領域に配置された前記基板保持部に近接するように、前記第１冷却手段及び第２冷却手段を移動する移動手段とを備えることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の第２の態様は、加熱装置であって、チャンバと、前記チャンバ内に設けられ、基板を加熱するように構成された第１加熱手段と、前記チャンバ内において前記第１加熱手段と対向配置され、前記基板を加熱するように構成された第２加熱手段と、前記第１加熱手段と前記第２加熱手段との間の配置領域に、基板を保持している基板保持部を配置するように構成された配置手段と、前記第１加熱手段および第２加熱手段のうち少なくとも一つに設けられ、基板加熱に寄与するガスを放出するガス放出口と、前記ガス放出口に前記ガスを供給するガス供給手段と、前記配置領域に配置された前記基板保持部に近接するように、前記第１加熱手段及び第２加熱手段を移動する移動手段とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の冷却装置によれば、冷却効率を向上させ、冷却処理を高速化することができ、スループットの向上を図ることができる。
また、本発明の加熱装置によれば、基板の加熱効率を向上させることができ、基板の加熱処理を高速に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態に係る磁気記録媒体製造装置の全体構成を説明する図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る冷却装置の内部構成を説明するための側断面図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る冷却装置の内部構成を説明するための側断面図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係る冷却板を説明する図であって、図２のＡ−Ａ矢視断面図である。
【図５】本発明の第１実施形態に係る第１囲い部及び第２囲い部の形状の変形例を説明する図である。
【図６】本発明の第１実施形態に係る第１囲い部及び第２囲い部の形状の変形例を説明する図である。
【図７】本発明の第１実施形態に係る第１囲い部及び第２囲い部の形状の変形例を説明する図である。
【図８】本発明の第１実施形態に係る第１囲い部及び第２囲い部の形状の変形例を説明する図である。
【図９】本発明の第２実施形態に係る冷却装置の内部構成を説明するための側断面図である。
【図１０】本発明の第２実施形態に係る冷却部の正面図である。
【図１１】本発明の第２実施形態に係る冷却部の背面図である。
【図１２】本発明の第２実施形態に係る基板と反対側から見た冷却部を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。
【００１２】
図１は、本発明の一実施形態に係る磁気記録媒体製造装置の全体構成を説明する図である。
なお、本明細書において、「磁気記録媒体」という用語は、情報の記録、読み取りに磁気のみを用いるハードディスク、フロッピー（登録商標）ディスク等の磁気ディスク等に限定されない。例えば、磁気と光を併用するＭＯ（Ｍａｇｎｅｔｏ Ｏｐｔｉｃａｌ）等の光磁気記録媒体、磁気と熱を併用する熱アシスト型の記録媒体も含むものとする。
また、基板は、センターに開口部を有する円板状であり、基板の両面に成膜するものである。
【００１３】
図１に示すように、磁気記録媒体製造装置２００には、キャリア２に基板１（図２）の搭載を行うロードロックチャンバ８１、キャリア２から基板１の回収を行うアンロードロックチャンバ８２、複数のチャンバ２０１、２０２、２０３、２０４、２０５、２０６、２０７、２０８、２０９、２１０、２１１、２１２、２１３、２１４、２１５、２１６、２１７、２１８が方形の輪郭に沿って配置されている。ロードロックチャンバ８１、チャンバ２０１〜２１８、アンロードロックチャンバ８２に沿って搬送路２２０が形成されている。搬送路には、基板１を搭載可能な、複数のキャリア２が該搬送路上を移動可能に設けられている。各チャンバにおいて処理に要する処理時間（タクトタイム）は、予め決められており、この処理時間（タクトタイム）が経過すると、キャリア２は、順次、次のチャンバに搬送されるように構成されている。
【００１４】
磁気記録媒体製造装置２００が１時間あたり約１０００枚の基板を処理するためには、１つのチャンバにおけるタクトタイムは、約５秒以下、望ましくは約３．６秒以下となる。
【００１５】
ロードロックチャンバ８１、アンロードロックチャンバ８２、及びチャンバ２０１、２０２、２０３、２０４、２０５、２０６、２０７、２０８、２０９、２１０、２１１、２１２、２１３、２１４、２１５、２１６、２１７、２１８の各々は、専用又は兼用の排気系によって排気可能な真空チャンバである。ロードロックチャンバ８１、アンロードロックチャンバ８２、及びチャンバ２０１、２０２、２０３、２０４、２０５、２０６、２０７、２０８、２０９、２１０、２１１、２１２、２１３、２１４、２１５、２１６、２１７、２１８の各々の境界部分、即ちキャリア２の搬出口及び搬入口には、ゲートバルブ（不図示）が設けられている。
【００１６】
具体的には、磁気記録媒体製造装置２００のチャンバ２０１は、基板１に第１軟磁性層を形成する。方向転換チャンバ２０２は、キャリア２の搬送方向を転換する。チャンバ２０３は、第１軟磁性層上にスペーサー層を形成する。チャンバ２０４は、スペーサー層上に第２軟磁性層を形成する。チャンバ２０５は、第２軟磁性層上にシード層を形成する。方向転換チャンバ２０６は、キャリア２の搬送方向を転換する。また、磁気記録媒体製造装置２００は基板１を予め加熱するためのプレヒート用のチャンバ２０７（第１加熱チャンバ）と、チャンバ２０８（第２加熱チャンバ）と、を有する。更に、チャンバ２０９はシード層を形成することが可能である。
【００１７】
チャンバ２１０は、シード層上に磁性層を形成するためのスパッタ装置として機能することが可能である。冷却チャンバ（冷却装置）２１１は、該磁性層が形成された基板１００を冷却する。方向転換チャンバ２１２はキャリア２の方向を転換する。冷却チャンバ（冷却装置）２１３は、チャンバ内の停止位置にある基板１を冷却する。チャンバ２１４は、磁性層上に交換結合制御層を形成する。チャンバ２１５は交換結合制御層上に第３軟磁性層を形成する。方向転換チャンバ２１６は、キャリア２の方向を転換する。チャンバ２１７、及び２１８は、保護層を形成する。
【００１８】
なお、磁気記録媒体製造装置２００には、基板キャリア２の搬送処理、各チャンバの排気動作、成膜処理等を一括管理するための制御手段（例えば、コンピュータ）が設けられている。
【００１９】
（第１実施形態）
次に、図２を参照して本発明の特徴部分である、冷却装置２１１の内部構成を説明する。図２は、冷却装置２１１の内部構成を説明するための側断面図である。
【００２０】
冷却装置２１１は、チャンバ１１と、基板１を保持するための基板保持部を有する基板キャリア２であって、チャンバ１１の搬入口からチャンバ内部の停止位置に搬入され、さらにチャンバ１１の搬出口から搬出されるように構成された基板キャリア２と、冷却装置２１１内における基板キャリア２の搬送路としての搬送路２２０を備える。また、冷却装置２１１は、チャンバ内の停止位置に搬入された基板キャリア２の両側に配置された第１冷却板３ａ、及び第２冷却板３ｂと、を備えている。第１冷却板３ａおよび第２冷却板３ｂとは、チャンバ１１内において対向配置されており、対向配置された第１冷却板３ａと第２冷却板３ｂとの間の領域（配置領域）に、基板キャリア２が有する基板支持部が位置するように、基板キャリア２が搬送路２２０上を移動して上記停止位置に静止する。すなわち、冷却時に基板１が位置すべき領域（基板配置領域）に基板１が位置するように、基板キャリア２の移動、静止が制御されている。本実施形態では、上記制御手段の制御により搬送路上での基板キャリア２の停止および移動を実行する、基板キャリア２に備えられた搬送機構（不図示）と、搬送路２２０とが、基板保持部を上記配置領域に配置する配置手段として機能する。
【００２１】
なお、本実施形態では、基板１を、基板保持部および移動機構の双方の機能を有する基板キャリアに保持させているが、これに限定されない。例えば、基板１を、基板保持部として機能する基板ホルダーに保持させても良い。この場合は、例えば、上記配置手段としての、回転及び伸縮可能なアームを有する搬送ロボットにより、基板ホルダーに保持された基板１が上記基板配置領域に位置するように上記基板ホルダーを上記配置領域に配置する構成を採用すれば良い。
【００２２】
さらに冷却装置２１１は、第１冷却板３ａ、及び第２冷却板３ｂのうち少なくとも一つに設けられ、基板１に冷却ガスを放出するためのガス放出口４と、上記停止位置に位置する基板キャリア２に近接するように第１冷却板３ａ及び第２冷却板３ｂを移動させることが可能な移動手段としての移動機構１０と、を備えている。なお、図示していないが、基板キャリア２には、基板を保持するための複数（例えば、３本）の保持爪が設けられている。
なお、移動機構１０は、第１冷却板３ａ及び第２冷却板３ｂのそれぞれに対して設けられているが、図２においては、冷却ガス供給源４０からガス放出口４への冷却ガスの供給を模式的に示すために、第１冷却板３ａを駆動させるための移動機構１０を便宜上省略している。
【００２３】
第１冷却板３ａ及び第２冷却板３ｂは、基板を冷却するための部材であり、例えば熱伝導性が高い銅製のプレートで出来ており、第１冷却板３ａ及び第２冷却板３ｂの内部には、冷却水を循環する配管が設けられている。該配管には冷却水供給源（不図示）が接続されている。本実施形態では、上記制御手段が冷却水供給源を制御することにより、第１冷却板３ａおよび第２冷却板３ｂの内部に設けられた配管に冷却水が流れる。該冷却水の循環により第１冷却板３ａおよび第２冷却板３ｂが冷却され、上記基板配置領域に位置する基板１から第１冷却板３ａおよび第２冷却板３ｂへと熱を伝達させて基板１を冷却することができる。
【００２４】
移動機構１０は、チャンバ１１の搬入口からチャンバ内部の停止位置に搬入された基板キャリア２に対して、支持体（支持体９ａ、９ｂ）を介して冷却板（第１冷却板３ａ、第２冷却板３ｂ）を近接させて移動するための駆動源（モータ）を有している。チャンバ１１の対向する側壁にはそれぞれ開口部が形成されており、それら開口部を介して支持体９ａ、９ｂがチャンバ１１内に挿入されている。該挿入された支持体９ａのチャンバ１１の外側には移動機構１０（図２では不図示）が連結されており、上記支持体９ａのチャンバ１１の内側にはベース部８ａが接続されている。同様に、上記挿入された支持体９ｂのチャンバ１１の外側には移動機構１０が連結されており、上記支持体９ｂのチャンバ１１の内側にはベース部８ｂが接続されている。このような構成において、上記制御手段の制御による移動機構１０の駆動により、第１冷却板３ａおよび第２冷却板３ｂを矢印方向Ｐに移動させることができる。
【００２５】
本実施形態は、ベース部８ａには第１冷却板３ａが取り付けられており、該第１冷却板３ａには上記ガス放出口４が形成されており、該ガス放出口４は、ガス供給手段としての冷却ガス供給源４０から供給される冷却ガスの導入経路となるガス供給路４ａに接続されている。このように、本実施形態では、冷却ガス供給源４０から放出された冷却ガスは、ガス供給路４ａを介してガス放出口４から放出される。なお、本実施形態では、ガス供給路４ａは、支持体９ａ、ベース部８ａ、および第１冷却板３ａの内部に設けられている。よって、本実施形態では、冷却板の移動機構と冷却ガスの導入経路とを別々に設ける必要が無くなり、冷却板を移動させることと、冷却板と基板とを近接して設けた空間に冷却ガスを導入することとを同一の構成で実現することができる。従って、冷却ガスの供給経路を引き回さなくても冷却ガスを基板１近傍に供給することができる。
【００２６】
また、第１冷却板３ａを取り付けているベース部８ａには、第１冷却部３ａを取り囲んだ囲い部５ａが設けられている。同様に、第２冷却板３ｂを取り付けているベース部８ｂには、第２冷却部３ｂを取り囲んだ囲い部５ｂが設けられている。
【００２７】
図３は、第１冷却板３ａ及び第２冷却板３ｂを基板キャリア２に近接した位置（例えば、冷却板と基板との距離は２ｍｍ以内）にある状態を示している。上記制御手段からの制御コマンドにより移動機構１０が駆動し、該駆動により第１冷却板３ａおよび第２冷却板３ｂが図３中の矢印方向Ｑに移動し、第１冷却板３ａおよび第２冷却板３ｂの双方が基板配置領域に位置する基板１の近傍に配置される。なお、図３には示されていないが、囲い部５ａには、基板１を保持する保持爪を回避するための切り欠き部（図４の符号７）が設けられている。
【００２８】
第１冷却板３ａには、冷却ガス供給源４０からの冷却ガス（例えば、ヘリウム、又は水素）を基板１に放出するためのガス放出口４が設けられている。ガス放出口４は、図４に示すように、第１冷却板３ａの中央部で、基板１のセンター開口部にガスを放出する位置に設けられている。円筒状の囲い部５ａには、基板キャリア２の保持爪と接触しないように、上記保持爪の各々と対応する位置の３ヶ所に切り欠き部７が設けられている。
なお、本実施形態では、第１冷却板３ａのみに、ガス放出口５を設けたが、第２冷却板３ｂにもガス放出口５を設けてもよい。
【００２９】
また、第１冷却板３ａが設けられる部材としてのベース部８ａにおいて第１冷却板３ａの周囲には、第２冷却板３ｂに向けてベース部８ａから延設された円筒状の第１囲い部５ａが設けられている。また、第２冷却板３ｂが設けられる部材としてのベース部８ｂにおいて第２冷却板３ｂの周囲には、第２冷却板３ｂに向けてベース部８ｂから延設された円筒状の第２囲い部５ｂが設けられている。すなわち、第１囲い部５ａは、自身が設けられたベース部８ａに支持された第１冷却板３ａの周囲を囲み、かつ第１冷却板３ａに対向配置された第２冷却板３ｂの方に延在するように構成されている。また、第２囲い部５ｂは、自身が設けられたベース部８ｂに支持された第２冷却板３ｂの周囲を囲み、第２冷却板３ｂに対向配置された第１冷却板３ａの方に延在するように構成されている。さらに、第１囲い部５ａおよび第２囲い部５ｂはそれぞれ、第１冷却板３ａおよび第２冷却板３ｂとを連通させるための開口を有する。
【００３０】
より具体的には、第１囲い部５ａは、ベース部８ａの第１冷却板８ａが設けられた第１の面８ｃと、ベース部８ｂの第２冷却板３ｂが設けられた第２の面８ｃとの間の空間の少なくとも一部を囲うようにベース部８ａに設けられている。同様に、第２囲い部５ｂは、上記第１の面８ｃと、上記第２の面８ｄとの間の空間の少なくとも一部を囲うようにベース部８ｂに設けられている。
なお、本明細書において、「円筒状」とは、ほぼ円筒状を意味し、円筒状の一部が切り欠いていた形状も含むものである。
【００３１】
図２、３に示すように、第１囲い部５ａの方が、第２囲い部５ｂより長く形成されているが、特にこれに限定されるものではない。すなわち、本実施形態では、図３に示すように、基板１に対して第１冷却板３ａおよび第２冷却板３ｂが近接して配置された状態（実際に冷却動作を行う状態）において、上記第１の面８ｃと上記第２の面８ｄとの間の空間を第１囲い部５ａおよび第２囲い部により覆うことが重要であり、該事項を実現できれば、第１囲い部５ａおよび第２囲い部の長さはいずれの長さでも良いのである。すなわち、囲い部の長さは、基板１の冷却時に位置する第１冷却板３ａの第１の面８ｃと、該冷却時に位置する第２冷却板３ｂの第２の面８ｄとの間の距離以下の長さであれば、該冷却時における上記第１の面８ｃと第２の面８ｄとの間の空間の少なくとも一部を囲うことができる。よって、後述するように、囲い部により、基板近傍に供給された冷却ガスが基板１が配置された空間から外に漏れるのを低減することができる。
【００３２】
本実施形態では、第１囲い部５ａと、第２囲い部５ｂは、いずれも基板面の中心を軸とする同心円状に形成された囲い部であるが、第１囲い部５ａの直径の方が、第２囲い部５ｂより小さくなるように形成されている。これにより、図３に示すように、第１冷却板３ａ及び第２冷却板３ｂが基板キャリア２に接近した際、第１囲い部５ａと、第２囲い部５ｂは、互いに非接触で入れ違いに配置され、その隙間がラビリンス形状を形成するようになっている。これにより、基板１を囲む閉空間を形成することができ、冷却ガスを漏れにくくすることができる。よって、基板１の冷却効率を向上させることができる。
なお、本実施形態では、第１囲い部５ａおよび第２囲い部５ｂの閉ループの形状を同心円状としているが、これに限定されない。本実施形態では、基板１と第１冷却板３ａと第２冷却板３ｂとを近接して配置した際に（すなわち、冷却動作を行う際に）、基板１の周囲に供給された冷却ガスを基板１近傍の空間から逃さないようにするために、第１囲い部５ａおよび第２囲い部５ｂを設けている。よって、このような作用を奏することができるのであれば、第１囲い部５ａおよび第２囲い部５ｂの形状は、いずれであっても良く、例えば閉ループ状の四角形、五角形、六角形といった多角形であっても良い。
【００３３】
冷却装置における上述した各種動作は、制御手段により、制御されている。制御手段は、移動機構１０を駆動して第１冷却板３ａ及び第２冷却板３ｂを基板キャリア２に向けて接近させた後（図３の状態）、冷却ガス供給源４０を制御して冷却ガスを供給経路４ａに供給すると共に、冷却水供給源を制御して冷却水を第１冷却板３ａおよび第２冷却板３ｂの内部に供給するように構成されている。これにより、基板１を囲む閉じた空間に効率よく冷却ガスを導入でき、第１冷却板３ａおよび第２冷却板３ｂの冷却作用に加えて、上記冷却ガスによる冷却作用により、冷却効率を高めることができる。
【００３４】
なお、本明細書において、「冷却ガス」とは、基板冷却に寄与するガスであり、その基板冷却作用が異なる場合であっても、結果として基板を冷却することができるものであればいずれも本発明に係る冷却ガスに含まれる。
例えば、上述のように冷却ガスとしてヘリウムや水素を用いる場合は、ヘリウムまたは水素が上記第１の面および第２の面との間の空間に存在することにより、基板１から第１冷却板３ａおよび第２冷却板３ｂへの熱の伝達を促進することができる。すなわち、ヘリウムや水素は熱伝達用の媒体として機能することになり、基板１から第１冷却板３ａおよび第２冷却板３ｂに熱をより効率良く伝達することができるので、ヘリウムや水素といった熱伝達媒体となるガスは本発明の冷却ガスに含まれる。
また、温度が低いガス（例えば、基板１よりも温度が低いガス）を冷却ガスとして用いても良い。この場合は、冷却ガス供給源４０にて、温度が低いガスを生成して、該冷却ガス供給源４０から供給経路４ａを介してガス放出口４へと供給すれば良い。この場合は、基板１には該基板１よりも温度が低いガスが吹き付けられるので、基板１から第１冷却板３ａおよび第２冷却板３ｂへの熱の移動による冷却に加えて、上記ガス自体により基板１を冷却することができる。
このように、本発明では、冷却ガスは、間接的に作用して基板１を冷却するガス、および直接的に作用して基板１を冷却するガスの双方を含み、そのガスを用いることによって基板を冷却するものであればいずれのガスも本発明の冷却ガスと言える。
【００３５】
上述のように、本実施形態では、第１冷却板３ａおよび第２冷却板の双方を基板１に近接させた状態で基板１の冷却を行うので、冷却板による冷却、すなわち基板１から第１冷却板３ａおよび第２冷却板３ｂへの熱の移動を効率良く行うことができる。
【００３６】
さらに、本実施形態では、基板１からの熱の受け皿となる第１冷却板３ａおよび第２冷却板３ｂの少なくとも一方に、冷却ガスを放出するように構成されたガス放出口４を設けているので、基板１に近接した位置から冷却ガスを基板１に供給することができる。その結果、基板１の冷却効率をさらに向上させることができる。
【００３７】
さらに、本実施形態では、第１囲い部５ａを第１冷却板３ａが設けられたベース部８ａに設け、第２囲い部５ｂを第２冷却板３ｂが設けられたベース部８ｂに設けている。従って、冷却動作を行う際に第１冷却板３ａと第２冷却板３ｂと基板１とが近接するように第１冷却板３ａおよび第２冷却板３ｂとを位置させると、基板１、第１冷却板３ａ、および第２冷却板３ｂを囲む空間が自動的に形成される。よって、第１冷却板３ａに形成されたガス放出口４から放出された冷却ガスが上記囲む空間から外に漏れるのを低減することができるので、さらに冷却効率を向上することができる。
【００３８】
また、第１囲い部５ａおよび第２囲い部５ｂを設け、冷却動作時においては基板１に対して近接して配置される第１冷却板３ａおよび第２冷却板３ｂの少なくとも一方にガス放出口４を設けているので、第１囲い部５ａ、第２囲い部５ｂ、ベース部８ａ、およびベース部８ｂにより区画された空間（上記囲む空間）に冷却ガスを放出することができる。よって、基板冷却に作用する冷却ガスを必要な箇所（上記区画された空間内）に限定的に存在させることができる。すなわち、本実施形態では、基板冷却時に、第１冷却板３ａおよび第２冷却板３ｂに対して基板１を近接した状態で基板１を囲むように形成された衝立により規定された空間を自動的に形成し、該空間内に限定的に冷却ガスを供給することができる。
【００３９】
（変形例１）
図５は、第１囲い部及び第２囲い部の形状の変形例１を説明する図である。
本変形例では、第１囲い部５ａと、第２囲い部５ｂとは、いずれも基板面の中心を軸とする同心円状に形成された囲い部であり、かつ第１囲い部５ａの直径と、第２囲い部５ｂの直径は等しくなるように形成されている。つまり、図５に示すように、第１冷却板３ａ及び第２冷却板３ｂが基板キャリア２に接近した際、第１囲い部５ａの先端及び第２囲い部５ｂの先端が互いに接触するようになっている。
【００４０】
（変形例２）
図６は、第１囲い部及び第２囲い部の形状の変形例２を説明する図である。
本変形例における第１囲い部５ａ及び第２囲い部５ｂは、いずれも基板キャリア２の開口部の中に挿入されるようになっている。挿入された第１囲い部５ａ及び第２囲い部５ｂが基板キャリア２の保持爪とぶつからないように、第１囲い部５ａ及び第２囲い部５ｂのいずれにも、基板キャリア２の保持爪を回避するため、切り欠き部（不図示）が形成されている。第１囲い部５ａと第２囲い部５ｂとの間の隙間は、ラビリンス形状を形成しているため、基板１を囲む空間に導入された冷却ガスが漏れにくい構成となっている。
【００４１】
（変形例３）
図７は、第１囲い部及び第２囲い部の形状の変形例３を説明する図である。
本変形例では、第１囲い部５ａ及び第２囲い部５ｂとは別に、基板キャリア２の基板を保持する側に、両側面に第１凹部及び第２凹部を有する端部６が形成されている。図７に示すように、冷却板３が基板に接近した時に、この第１凹部及び第２凹部に、第１囲い部５ａ及び第２囲い部５ｂが挿入されて、第１囲い部５ａと第１凹部、及び第２囲い部５ｂと第２凹部とがラビリンス形状となるように構成されている。
【００４２】
（変形例４）
図８は、第１囲い部及び第２囲い部の形状の変形例４を説明する図である。
本変形例では、第１囲い部５ａ及び第２囲い部５ｂとは別に、基板キャリア２の基板を保持する側に、第１冷却板３及び第２冷却板３に向かって突き出した端部６が形成されている。上述した変形例と同様に、第１囲い部５ａ及び第２囲い部５ｂと端部６との間は、ラビリンス形状となるように構成されている。
【００４３】
（他の変形例）
なお、図２〜７に例示した形態では、第１囲い部５ａおよび第２囲い部５ｂの双方を設けているが、第１囲い部５ａおよび第２囲い部５ｂのいずれか一方のみを設ける形態であっても良い。
【００４４】
なお、上述した実施形態では、基板を冷却するための冷却手段として冷却板３を用いたが、これに限定されず、ヒーターなどを備えた、基板を加熱するための加熱手段としての加熱板を用いてもよい。また、加熱板を備えた装置は、図１において第１加熱チャンバ２０７又は第２加熱チャンバ２０８として採用することができる。なお、加熱装置として用いる場合は、上記ガス放出口４から放出させるガスは、加熱ガスとなる。よって、冷却ガス供給源４０を加熱ガス供給源に変更すれば良い。
【００４５】
本明細書において、「加熱ガス」とは、基板加熱に寄与するガスであり、その基板加熱作用が異なる場合であっても、結果として基板を加熱することができるものであればいずれも本発明に係る加熱ガスに含まれる。
例えば、上記加熱ガスとしては、ヘリウムや水素といった熱伝達媒体となるガスや、基板よりも温度が高いガスなどを用いれば良い。このように、本発明では、加熱ガスは、間接的に作用して基板１を加熱するガス、および直接的に作用して基板１を加熱するガスの双方を含み、そのガスを用いることによって基板を加熱するものであればいずれのガスも本発明の加熱ガスと言える。
【００４６】
なお、本発明の冷却装置、加熱装置は、各変形例で述べられたいかなる特徴を組み合わせることによって構成することができる。
【００４７】
（第２実施形態）
図９乃至１２を参照して、本発明の第２実施形態に係る冷却装置を説明する。図９は、本発明の第２実施形態に係る冷却装置の全体構成を説明するための側断面図である。図９では図２と同一部分には同一符号を付して説明を省略する。図２に示した、第１実施形態に係る冷却装置では、冷却手段としての冷却板３の内部に冷却水を循環する配管が設けられているのに対し、本実施形態に係る冷却装置では、冷却手段として、基板を冷却するためのペルチェ素子３１が設けられている。
【００４８】
図９に示すように、チャンバ壁１１を隔てて真空側に、冷却装置２１１が設けられ、大気側には、移動手段としての移動機構１０及び電力導入手段（不図示）が設けられている。移動機構１０は、モーターの回転力をボールネジで直線運動に変えることで、ベース部１２が前後する。これにより、シャフト３８を介してペルチェ素子３１を基板に接近させることができる。
【００４９】
図１０は、冷却装置の拡大断面図である。
セラミック等からなる熱伝達機能を有する熱伝達部３０の裏側には、第１金属部３５及び第２金属部３４に挟持されたペルチエ素子３１が設けられている。ペルチエ素子３１は、Ｐ型半導体素子とＮ型半導体素子とが交互に等間隔で配置されて構成されている。ペルチエ素子３１は、上記電力導入手段に接続された配線３６を介して、第１金属部３５及び第２金属部３４間に電流を流すことで、冷却効果を奏する。ペルチエ素子３１の前面側が冷却されると、ペルチエ素子３１の後背面側は放熱する。この熱を冷却するため、ペルチエ素子３１の後背面側には、ペルチエ素子３１を冷却する冷却エアーを導入するためのエアー配管３７が設けられている。このエアーがチャンバ内部の真空空間に漏れないように、ペルチエ素子３１と熱伝達部３０との間は、Ｏリング３３によってシールされている。同様に、熱伝達部３０とベース板３２との間も、Ｏリング３３によってシールされている。
【００５０】
図１１は、基板側から見た、冷却部を示す図である。円盤状のペルチエ素子３１は、該ペルチエ素子３１よりも径が大きな円盤状の第１金属部３５に設けられており、図１１では不図示である。該円盤状の第１金属部３５は、外縁に設けられた４つの穴３９を介して、熱伝達部３０にネジ止め可能になっている。また、ペルチエ素子３１および第１金属部３５の中心部には、前述したガス導出口４と連結するための開口が設けられている。
【００５１】
図１２は、基板と反対側から見た冷却部を示す図である。図示するように、ペルチエ素子３１は、交互に等間隔に配置されているが、これに限定されず自由に設計することができる。
【００５２】
以上、第２実施形態に係る冷却装置では、第１実施形態と異なり、冷却板内に冷却水を導入するための配管を設ける必要がないので、水漏れの心配はない。同様に、本実施形態の冷却装置は、冷却板内に冷却水を導入するための配管がないので、チャンバをベントするときに結露することがない。
【符号の説明】
【００５３】
１ 基板
２ 基板キャリア
３ａ、３ｂ 冷却板
４ ガス放出口
５ａ、５ｂ 囲い部
１０ 移動機構
３１ ペルチエ素子
４０ 冷却ガス供給源
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気記録媒体の製造工程において用いられる、基板の冷却装置および加熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気記録媒体の製造工程において、基板は、真空中に搬送されて、成膜、加熱、冷却などのさまざまな処理が施される。装置のスループットを向上させるため、各チャンバにおいて処理に要する処理時間（タクトタイム）を短縮化することが求められている。このようにタクトタイムを短縮化しつつも、冷却効率を高めるために、冷却プレートを基板に対して、近接させる構成を備える冷却装置が提案されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２００７−５３７３５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、高密度の磁性膜を成膜するため、基板を高温に加熱して、成膜処理が行われている。一方、装置のスループットを向上させるため、タクトタイムは短縮化している。そのため、短時間で高速で冷却する冷却装置が求められている。しかしながら、従来の冷却装置は、冷却効率が十分ではなく、スループットの低下を招くという問題が生じている。
【０００５】
そこで、本発明は上記従来技術が有する問題を鑑みてなされたものであり、冷却効率を高め、高速に冷却可能な冷却装置を提供することを目的とする。
【０００６】
また、本発明の他の目的は、基板の加熱効率を高め、高速に基板の加熱が可能な加熱装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の態様は、このような目的を達成するために、冷却装置であって、チャンバと、前記チャンバ内に設けられ、基板を冷却するように構成された第１冷却手段と、前記チャンバ内において前記第１冷却手段と対向配置され、前記基板を冷却するように構成された第２冷却手段と、前記第１冷却手段と前記第２冷却手段との間の配置領域に、基板を保持している基板保持部を配置するように構成された配置手段と、前記第１冷却手段および第２冷却手段のうち少なくとも一方に設けられ、基板冷却に寄与するガスを放出するガス放出口と、前記ガス放出口に前記ガスを供給するガス供給手段と、前記配置領域に配置された前記基板保持部に近接するように、前記第１冷却手段及び第２冷却手段を移動する移動手段とを備えることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の第２の態様は、加熱装置であって、チャンバと、前記チャンバ内に設けられ、基板を加熱するように構成された第１加熱手段と、前記チャンバ内において前記第１加熱手段と対向配置され、前記基板を加熱するように構成された第２加熱手段と、前記第１加熱手段と前記第２加熱手段との間の配置領域に、基板を保持している基板保持部を配置するように構成された配置手段と、前記第１加熱手段および第２加熱手段のうち少なくとも一つに設けられ、基板加熱に寄与するガスを放出するガス放出口と、前記ガス放出口に前記ガスを供給するガス供給手段と、前記配置領域に配置された前記基板保持部に近接するように、前記第１加熱手段及び第２加熱手段を移動する移動手段とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の冷却装置によれば、冷却効率を向上させ、冷却処理を高速化することができ、スループットの向上を図ることができる。
また、本発明の加熱装置によれば、基板の加熱効率を向上させることができ、基板の加熱処理を高速に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態に係る磁気記録媒体製造装置の全体構成を説明する図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る冷却装置の内部構成を説明するための側断面図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る冷却装置の内部構成を説明するための側断面図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係る冷却板を説明する図であって、図２のＡ−Ａ矢視断面図である。
【図５】本発明の第１実施形態に係る第１囲い部及び第２囲い部の形状の変形例を説明する図である。
【図６】本発明の第１実施形態に係る第１囲い部及び第２囲い部の形状の変形例を説明する図である。
【図７】本発明の第１実施形態に係る第１囲い部及び第２囲い部の形状の変形例を説明する図である。
【図８】本発明の第１実施形態に係る第１囲い部及び第２囲い部の形状の変形例を説明する図である。
【図９】本発明の第２実施形態に係る冷却装置の内部構成を説明するための側断面図である。
【図１０】本発明の第２実施形態に係る冷却部の正面図である。
【図１１】本発明の第２実施形態に係る冷却部の背面図である。
【図１２】本発明の第２実施形態に係る基板と反対側から見た冷却部を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。
【００１２】
図１は、本発明の一実施形態に係る磁気記録媒体製造装置の全体構成を説明する図である。
なお、本明細書において、「磁気記録媒体」という用語は、情報の記録、読み取りに磁気のみを用いるハードディスク、フロッピー（登録商標）ディスク等の磁気ディスク等に限定されない。例えば、磁気と光を併用するＭＯ（Ｍａｇｎｅｔｏ Ｏｐｔｉｃａｌ）等の光磁気記録媒体、磁気と熱を併用する熱アシスト型の記録媒体も含むものとする。
また、基板は、センターに開口部を有する円板状であり、基板の両面に成膜するものである。
【００１３】
図１に示すように、磁気記録媒体製造装置２００には、キャリア２に基板１（図２）の搭載を行うロードロックチャンバ８１、キャリア２から基板１の回収を行うアンロードロックチャンバ８２、複数のチャンバ２０１、２０２、２０３、２０４、２０５、２０６、２０７、２０８、２０９、２１０、２１１、２１２、２１３、２１４、２１５、２１６、２１７、２１８が方形の輪郭に沿って配置されている。ロードロックチャンバ８１、チャンバ２０１〜２１８、アンロードロックチャンバ８２に沿って搬送路２２０が形成されている。搬送路には、基板１を搭載可能な、複数のキャリア２が該搬送路上を移動可能に設けられている。各チャンバにおいて処理に要する処理時間（タクトタイム）は、予め決められており、この処理時間（タクトタイム）が経過すると、キャリア２は、順次、次のチャンバに搬送されるように構成されている。
【００１４】
磁気記録媒体製造装置２００が１時間あたり約１０００枚の基板を処理するためには、１つのチャンバにおけるタクトタイムは、約５秒以下、望ましくは約３．６秒以下となる。
【００１５】
ロードロックチャンバ８１、アンロードロックチャンバ８２、及びチャンバ２０１、２０２、２０３、２０４、２０５、２０６、２０７、２０８、２０９、２１０、２１１、２１２、２１３、２１４、２１５、２１６、２１７、２１８の各々は、専用又は兼用の排気系によって排気可能な真空チャンバである。ロードロックチャンバ８１、アンロードロックチャンバ８２、及びチャンバ２０１、２０２、２０３、２０４、２０５、２０６、２０７、２０８、２０９、２１０、２１１、２１２、２１３、２１４、２１５、２１６、２１７、２１８の各々の境界部分、即ちキャリア２の搬出口及び搬入口には、ゲートバルブ（不図示）が設けられている。
【００１６】
具体的には、磁気記録媒体製造装置２００のチャンバ２０１は、基板１に第１軟磁性層を形成する。方向転換チャンバ２０２は、キャリア２の搬送方向を転換する。チャンバ２０３は、第１軟磁性層上にスペーサー層を形成する。チャンバ２０４は、スペーサー層上に第２軟磁性層を形成する。チャンバ２０５は、第２軟磁性層上にシード層を形成する。方向転換チャンバ２０６は、キャリア２の搬送方向を転換する。また、磁気記録媒体製造装置２００は基板１を予め加熱するためのプレヒート用のチャンバ２０７（第１加熱チャンバ）と、チャンバ２０８（第２加熱チャンバ）と、を有する。更に、チャンバ２０９はシード層を形成することが可能である。
【００１７】
チャンバ２１０は、シード層上に磁性層を形成するためのスパッタ装置として機能することが可能である。冷却チャンバ（冷却装置）２１１は、該磁性層が形成された基板１００を冷却する。方向転換チャンバ２１２はキャリア２の方向を転換する。冷却チャンバ（冷却装置）２１３は、チャンバ内の停止位置にある基板１を冷却する。チャンバ２１４は、磁性層上に交換結合制御層を形成する。チャンバ２１５は交換結合制御層上に第３軟磁性層を形成する。方向転換チャンバ２１６は、キャリア２の方向を転換する。チャンバ２１７、及び２１８は、保護層を形成する。
【００１８】
なお、磁気記録媒体製造装置２００には、基板キャリア２の搬送処理、各チャンバの排気動作、成膜処理等を一括管理するための制御手段（例えば、コンピュータ）が設けられている。
【００１９】
（第１実施形態）
次に、図２を参照して本発明の特徴部分である、冷却装置２１１の内部構成を説明する。図２は、冷却装置２１１の内部構成を説明するための側断面図である。
【００２０】
冷却装置２１１は、チャンバ１１と、基板１を保持するための基板保持部を有する基板キャリア２であって、チャンバ１１の搬入口からチャンバ内部の停止位置に搬入され、さらにチャンバ１１の搬出口から搬出されるように構成された基板キャリア２と、冷却装置２１１内における基板キャリア２の搬送路としての搬送路２２０を備える。また、冷却装置２１１は、チャンバ内の停止位置に搬入された基板キャリア２の両側に配置された第１冷却板３ａ、及び第２冷却板３ｂと、を備えている。第１冷却板３ａおよび第２冷却板３ｂとは、チャンバ１１内において対向配置されており、対向配置された第１冷却板３ａと第２冷却板３ｂとの間の領域（配置領域）に、基板キャリア２が有する基板支持部が位置するように、基板キャリア２が搬送路２２０上を移動して上記停止位置に静止する。すなわち、冷却時に基板１が位置すべき領域（基板配置領域）に基板１が位置するように、基板キャリア２の移動、静止が制御されている。本実施形態では、上記制御手段の制御により搬送路上での基板キャリア２の停止および移動を実行する、基板キャリア２に備えられた搬送機構（不図示）と、搬送路２２０とが、基板保持部を上記配置領域に配置する配置手段として機能する。
【００２１】
なお、本実施形態では、基板１を、基板保持部および移動機構の双方の機能を有する基板キャリアに保持させているが、これに限定されない。例えば、基板１を、基板保持部として機能する基板ホルダーに保持させても良い。この場合は、例えば、上記配置手段としての、回転及び伸縮可能なアームを有する搬送ロボットにより、基板ホルダーに保持された基板１が上記基板配置領域に位置するように上記基板ホルダーを上記配置領域に配置する構成を採用すれば良い。
【００２２】
さらに冷却装置２１１は、第１冷却板３ａ、及び第２冷却板３ｂのうち少なくとも一つに設けられ、基板１に冷却ガスを放出するためのガス放出口４と、上記停止位置に位置する基板キャリア２に近接するように第１冷却板３ａ及び第２冷却板３ｂを移動させることが可能な移動手段としての移動機構１０と、を備えている。なお、図示していないが、基板キャリア２には、基板を保持するための複数（例えば、３本）の保持爪が設けられている。
なお、移動機構１０は、第１冷却板３ａ及び第２冷却板３ｂのそれぞれに対して設けられているが、図２においては、冷却ガス供給源４０からガス放出口４への冷却ガスの供給を模式的に示すために、第１冷却板３ａを駆動させるための移動機構１０を便宜上省略している。
【００２３】
第１冷却板３ａ及び第２冷却板３ｂは、基板を冷却するための部材であり、例えば熱伝導性が高い銅製のプレートで出来ており、第１冷却板３ａ及び第２冷却板３ｂの内部には、冷却水を循環する配管が設けられている。該配管には冷却水供給源（不図示）が接続されている。本実施形態では、上記制御手段が冷却水供給源を制御することにより、第１冷却板３ａおよび第２冷却板３ｂの内部に設けられた配管に冷却水が流れる。該冷却水の循環により第１冷却板３ａおよび第２冷却板３ｂが冷却され、上記基板配置領域に位置する基板１から第１冷却板３ａおよび第２冷却板３ｂへと熱を伝達させて基板１を冷却することができる。
【００２４】
移動機構１０は、チャンバ１１の搬入口からチャンバ内部の停止位置に搬入された基板キャリア２に対して、支持体（支持体９ａ、９ｂ）を介して冷却板（第１冷却板３ａ、第２冷却板３ｂ）を近接させて移動するための駆動源（モータ）を有している。チャンバ１１の対向する側壁にはそれぞれ開口部が形成されており、それら開口部を介して支持体９ａ、９ｂがチャンバ１１内に挿入されている。該挿入された支持体９ａのチャンバ１１の外側には移動機構１０（図２では不図示）が連結されており、上記支持体９ａのチャンバ１１の内側にはベース部８ａが接続されている。同様に、上記挿入された支持体９ｂのチャンバ１１の外側には移動機構１０が連結されており、上記支持体９ｂのチャンバ１１の内側にはベース部８ｂが接続されている。このような構成において、上記制御手段の制御による移動機構１０の駆動により、第１冷却板３ａおよび第２冷却板３ｂを矢印方向Ｐに移動させることができる。
【００２５】
本実施形態は、ベース部８ａには第１冷却板３ａが取り付けられており、該第１冷却板３ａには上記ガス放出口４が形成されており、該ガス放出口４は、ガス供給手段としての冷却ガス供給源４０から供給される冷却ガスの導入経路となるガス供給路４ａに接続されている。このように、本実施形態では、冷却ガス供給源４０から放出された冷却ガスは、ガス供給路４ａを介してガス放出口４から放出される。なお、本実施形態では、ガス供給路４ａは、支持体９ａ、ベース部８ａ、および第１冷却板３ａの内部に設けられている。よって、本実施形態では、冷却板の移動機構と冷却ガスの導入経路とを別々に設ける必要が無くなり、冷却板を移動させることと、冷却板と基板とを近接して設けた空間に冷却ガスを導入することとを同一の構成で実現することができる。従って、冷却ガスの供給経路を引き回さなくても冷却ガスを基板１近傍に供給することができる。
【００２６】
また、第１冷却板３ａを取り付けているベース部８ａには、第１冷却部３ａを取り囲んだ囲い部５ａが設けられている。同様に、第２冷却板３ｂを取り付けているベース部８ｂには、第２冷却部３ｂを取り囲んだ囲い部５ｂが設けられている。
【００２７】
図３は、第１冷却板３ａ及び第２冷却板３ｂを基板キャリア２に近接した位置（例えば、冷却板と基板との距離は２ｍｍ以内）にある状態を示している。上記制御手段からの制御コマンドにより移動機構１０が駆動し、該駆動により第１冷却板３ａおよび第２冷却板３ｂが図３中の矢印方向Ｑに移動し、第１冷却板３ａおよび第２冷却板３ｂの双方が基板配置領域に位置する基板１の近傍に配置される。なお、図３には示されていないが、囲い部５ａには、基板１を保持する保持爪を回避するための切り欠き部（図４の符号７）が設けられている。
【００２８】
第１冷却板３ａには、冷却ガス供給源４０からの冷却ガス（例えば、ヘリウム、又は水素）を基板１に放出するためのガス放出口４が設けられている。ガス放出口４は、図４に示すように、第１冷却板３ａの中央部で、基板１のセンター開口部にガスを放出する位置に設けられている。円筒状の囲い部５ａには、基板キャリア２の保持爪と接触しないように、上記保持爪の各々と対応する位置の３ヶ所に切り欠き部７が設けられている。
なお、本実施形態では、第１冷却板３ａのみに、ガス放出口５を設けたが、第２冷却板３ｂにもガス放出口５を設けてもよい。
【００２９】
また、第１冷却板３ａが設けられる部材としてのベース部８ａにおいて第１冷却板３ａの周囲には、第２冷却板３ｂに向けてベース部８ａから延設された円筒状の第１囲い部５ａが設けられている。また、第２冷却板３ｂが設けられる部材としてのベース部８ｂにおいて第２冷却板３ｂの周囲には、第２冷却板３ｂに向けてベース部８ｂから延設された円筒状の第２囲い部５ｂが設けられている。すなわち、第１囲い部５ａは、自身が設けられたベース部８ａに支持された第１冷却板３ａの周囲を囲み、かつ第１冷却板３ａに対向配置された第２冷却板３ｂの方に延在するように構成されている。また、第２囲い部５ｂは、自身が設けられたベース部８ｂに支持された第２冷却板３ｂの周囲を囲み、第２冷却板３ｂに対向配置された第１冷却板３ａの方に延在するように構成されている。さらに、第１囲い部５ａおよび第２囲い部５ｂはそれぞれ、第１冷却板３ａおよび第２冷却板３ｂとを連通させるための開口を有する。
【００３０】
より具体的には、第１囲い部５ａは、ベース部８ａの第１冷却板８ａが設けられた第１の面８ｃと、ベース部８ｂの第２冷却板３ｂが設けられた第２の面８ｃとの間の空間の少なくとも一部を囲うようにベース部８ａに設けられている。同様に、第２囲い部５ｂは、上記第１の面８ｃと、上記第２の面８ｄとの間の空間の少なくとも一部を囲うようにベース部８ｂに設けられている。
なお、本明細書において、「円筒状」とは、ほぼ円筒状を意味し、円筒状の一部が切り欠いていた形状も含むものである。
【００３１】
図２、３に示すように、第１囲い部５ａの方が、第２囲い部５ｂより長く形成されているが、特にこれに限定されるものではない。すなわち、本実施形態では、図３に示すように、基板１に対して第１冷却板３ａおよび第２冷却板３ｂが近接して配置された状態（実際に冷却動作を行う状態）において、上記第１の面８ｃと上記第２の面８ｄとの間の空間を第１囲い部５ａおよび第２囲い部により覆うことが重要であり、該事項を実現できれば、第１囲い部５ａおよび第２囲い部の長さはいずれの長さでも良いのである。すなわち、囲い部の長さは、基板１の冷却時に位置する第１冷却板３ａの第１の面８ｃと、該冷却時に位置する第２冷却板３ｂの第２の面８ｄとの間の距離以下の長さであれば、該冷却時における上記第１の面８ｃと第２の面８ｄとの間の空間の少なくとも一部を囲うことができる。よって、後述するように、囲い部により、基板近傍に供給された冷却ガスが基板１が配置された空間から外に漏れるのを低減することができる。
【００３２】
本実施形態では、第１囲い部５ａと、第２囲い部５ｂは、いずれも基板面の中心を軸とする同心円状に形成された囲い部であるが、第１囲い部５ａの直径の方が、第２囲い部５ｂより小さくなるように形成されている。これにより、図３に示すように、第１冷却板３ａ及び第２冷却板３ｂが基板キャリア２に接近した際、第１囲い部５ａと、第２囲い部５ｂは、互いに非接触で入れ違いに配置され、その隙間がラビリンス形状を形成するようになっている。これにより、基板１を囲む閉空間を形成することができ、冷却ガスを漏れにくくすることができる。よって、基板１の冷却効率を向上させることができる。
なお、本実施形態では、第１囲い部５ａおよび第２囲い部５ｂの閉ループの形状を同心円状としているが、これに限定されない。本実施形態では、基板１と第１冷却板３ａと第２冷却板３ｂとを近接して配置した際に（すなわち、冷却動作を行う際に）、基板１の周囲に供給された冷却ガスを基板１近傍の空間から逃さないようにするために、第１囲い部５ａおよび第２囲い部５ｂを設けている。よって、このような作用を奏することができるのであれば、第１囲い部５ａおよび第２囲い部５ｂの形状は、いずれであっても良く、例えば閉ループ状の四角形、五角形、六角形といった多角形であっても良い。
【００３３】
冷却装置における上述した各種動作は、制御手段により、制御されている。制御手段は、移動機構１０を駆動して第１冷却板３ａ及び第２冷却板３ｂを基板キャリア２に向けて接近させた後（図３の状態）、冷却ガス供給源４０を制御して冷却ガスを供給経路４ａに供給すると共に、冷却水供給源を制御して冷却水を第１冷却板３ａおよび第２冷却板３ｂの内部に供給するように構成されている。これにより、基板１を囲む閉じた空間に効率よく冷却ガスを導入でき、第１冷却板３ａおよび第２冷却板３ｂの冷却作用に加えて、上記冷却ガスによる冷却作用により、冷却効率を高めることができる。
【００３４】
なお、本明細書において、「冷却ガス」とは、基板冷却に寄与するガスであり、その基板冷却作用が異なる場合であっても、結果として基板を冷却することができるものであればいずれも本発明に係る冷却ガスに含まれる。
例えば、上述のように冷却ガスとしてヘリウムや水素を用いる場合は、ヘリウムまたは水素が上記第１の面および第２の面との間の空間に存在することにより、基板１から第１冷却板３ａおよび第２冷却板３ｂへの熱の伝達を促進することができる。すなわち、ヘリウムや水素は熱伝達用の媒体として機能することになり、基板１から第１冷却板３ａおよび第２冷却板３ｂに熱をより効率良く伝達することができるので、ヘリウムや水素といった熱伝達媒体となるガスは本発明の冷却ガスに含まれる。
また、温度が低いガス（例えば、基板１よりも温度が低いガス）を冷却ガスとして用いても良い。この場合は、冷却ガス供給源４０にて、温度が低いガスを生成して、該冷却ガス供給源４０から供給経路４ａを介してガス放出口４へと供給すれば良い。この場合は、基板１には該基板１よりも温度が低いガスが吹き付けられるので、基板１から第１冷却板３ａおよび第２冷却板３ｂへの熱の移動による冷却に加えて、上記ガス自体により基板１を冷却することができる。
このように、本発明では、冷却ガスは、間接的に作用して基板１を冷却するガス、および直接的に作用して基板１を冷却するガスの双方を含み、そのガスを用いることによって基板を冷却するものであればいずれのガスも本発明の冷却ガスと言える。
【００３５】
上述のように、本実施形態では、第１冷却板３ａおよび第２冷却板の双方を基板１に近接させた状態で基板１の冷却を行うので、冷却板による冷却、すなわち基板１から第１冷却板３ａおよび第２冷却板３ｂへの熱の移動を効率良く行うことができる。
【００３６】
さらに、本実施形態では、基板１からの熱の受け皿となる第１冷却板３ａおよび第２冷却板３ｂの少なくとも一方に、冷却ガスを放出するように構成されたガス放出口４を設けているので、基板１に近接した位置から冷却ガスを基板１に供給することができる。その結果、基板１の冷却効率をさらに向上させることができる。
【００３７】
さらに、本実施形態では、第１囲い部５ａを第１冷却板３ａが設けられたベース部８ａに設け、第２囲い部５ｂを第２冷却板３ｂが設けられたベース部８ｂに設けている。従って、冷却動作を行う際に第１冷却板３ａと第２冷却板３ｂと基板１とが近接するように第１冷却板３ａおよび第２冷却板３ｂとを位置させると、基板１、第１冷却板３ａ、および第２冷却板３ｂを囲む空間が自動的に形成される。よって、第１冷却板３ａに形成されたガス放出口４から放出された冷却ガスが上記囲む空間から外に漏れるのを低減することができるので、さらに冷却効率を向上することができる。
【００３８】
また、第１囲い部５ａおよび第２囲い部５ｂを設け、冷却動作時においては基板１に対して近接して配置される第１冷却板３ａおよび第２冷却板３ｂの少なくとも一方にガス放出口４を設けているので、第１囲い部５ａ、第２囲い部５ｂ、ベース部８ａ、およびベース部８ｂにより区画された空間（上記囲む空間）に冷却ガスを放出することができる。よって、基板冷却に作用する冷却ガスを必要な箇所（上記区画された空間内）に限定的に存在させることができる。すなわち、本実施形態では、基板冷却時に、第１冷却板３ａおよび第２冷却板３ｂに対して基板１を近接した状態で基板１を囲むように形成された衝立により規定された空間を自動的に形成し、該空間内に限定的に冷却ガスを供給することができる。
【００３９】
（変形例１）
図５は、第１囲い部及び第２囲い部の形状の変形例１を説明する図である。
本変形例では、第１囲い部５ａと、第２囲い部５ｂとは、いずれも基板面の中心を軸とする同心円状に形成された囲い部であり、かつ第１囲い部５ａの直径と、第２囲い部５ｂの直径は等しくなるように形成されている。つまり、図５に示すように、第１冷却板３ａ及び第２冷却板３ｂが基板キャリア２に接近した際、第１囲い部５ａの先端及び第２囲い部５ｂの先端が互いに接触するようになっている。
【００４０】
（変形例２）
図６は、第１囲い部及び第２囲い部の形状の変形例２を説明する図である。
本変形例における第１囲い部５ａ及び第２囲い部５ｂは、いずれも基板キャリア２の開口部の中に挿入されるようになっている。挿入された第１囲い部５ａ及び第２囲い部５ｂが基板キャリア２の保持爪とぶつからないように、第１囲い部５ａ及び第２囲い部５ｂのいずれにも、基板キャリア２の保持爪を回避するため、切り欠き部（不図示）が形成されている。第１囲い部５ａと第２囲い部５ｂとの間の隙間は、ラビリンス形状を形成しているため、基板１を囲む空間に導入された冷却ガスが漏れにくい構成となっている。
【００４１】
（変形例３）
図７は、第１囲い部及び第２囲い部の形状の変形例３を説明する図である。
本変形例では、第１囲い部５ａ及び第２囲い部５ｂとは別に、基板キャリア２の基板を保持する側に、両側面に第１凹部及び第２凹部を有する端部６が形成されている。図７に示すように、冷却板３が基板に接近した時に、この第１凹部及び第２凹部に、第１囲い部５ａ及び第２囲い部５ｂが挿入されて、第１囲い部５ａと第１凹部、及び第２囲い部５ｂと第２凹部とがラビリンス形状となるように構成されている。
【００４２】
（変形例４）
図８は、第１囲い部及び第２囲い部の形状の変形例４を説明する図である。
本変形例では、第１囲い部５ａ及び第２囲い部５ｂとは別に、基板キャリア２の基板を保持する側に、第１冷却板３及び第２冷却板３に向かって突き出した端部６が形成されている。上述した変形例と同様に、第１囲い部５ａ及び第２囲い部５ｂと端部６との間は、ラビリンス形状となるように構成されている。
【００４３】
（他の変形例）
なお、図２〜７に例示した形態では、第１囲い部５ａおよび第２囲い部５ｂの双方を設けているが、第１囲い部５ａおよび第２囲い部５ｂのいずれか一方のみを設ける形態であっても良い。
【００４４】
なお、上述した実施形態では、基板を冷却するための冷却手段として冷却板３を用いたが、これに限定されず、ヒーターなどを備えた、基板を加熱するための加熱手段としての加熱板を用いてもよい。また、加熱板を備えた装置は、図１において第１加熱チャンバ２０７又は第２加熱チャンバ２０８として採用することができる。なお、加熱装置として用いる場合は、上記ガス放出口４から放出させるガスは、加熱ガスとなる。よって、冷却ガス供給源４０を加熱ガス供給源に変更すれば良い。
【００４５】
本明細書において、「加熱ガス」とは、基板加熱に寄与するガスであり、その基板加熱作用が異なる場合であっても、結果として基板を加熱することができるものであればいずれも本発明に係る加熱ガスに含まれる。
例えば、上記加熱ガスとしては、ヘリウムや水素といった熱伝達媒体となるガスや、基板よりも温度が高いガスなどを用いれば良い。このように、本発明では、加熱ガスは、間接的に作用して基板１を加熱するガス、および直接的に作用して基板１を加熱するガスの双方を含み、そのガスを用いることによって基板を加熱するものであればいずれのガスも本発明の加熱ガスと言える。
【００４６】
なお、本発明の冷却装置、加熱装置は、各変形例で述べられたいかなる特徴を組み合わせることによって構成することができる。
【００４７】
（第２実施形態）
図９乃至１２を参照して、本発明の第２実施形態に係る冷却装置を説明する。図９は、本発明の第２実施形態に係る冷却装置の全体構成を説明するための側断面図である。図９では図２と同一部分には同一符号を付して説明を省略する。図２に示した、第１実施形態に係る冷却装置では、冷却手段としての冷却板３の内部に冷却水を循環する配管が設けられているのに対し、本実施形態に係る冷却装置では、冷却手段として、基板を冷却するためのペルチェ素子３１が設けられている。
【００４８】
図９に示すように、チャンバ壁１１を隔てて真空側に、冷却装置２１１が設けられ、大気側には、移動手段としての移動機構１０及び電力導入手段（不図示）が設けられている。移動機構１０は、モーターの回転力をボールネジで直線運動に変えることで、ベース部１２が前後する。これにより、シャフト３８を介してペルチェ素子３１を基板に接近させることができる。
【００４９】
図１０は、冷却装置の拡大断面図である。
セラミック等からなる熱伝達機能を有する熱伝達部３０の裏側には、第１金属部３５及び第２金属部３４に挟持されたペルチエ素子３１が設けられている。ペルチエ素子３１は、Ｐ型半導体素子とＮ型半導体素子とが交互に等間隔で配置されて構成されている。ペルチエ素子３１は、上記電力導入手段に接続された配線３６を介して、第１金属部３５及び第２金属部３４間に電流を流すことで、冷却効果を奏する。ペルチエ素子３１の前面側が冷却されると、ペルチエ素子３１の後背面側は放熱する。この熱を冷却するため、ペルチエ素子３１の後背面側には、ペルチエ素子３１を冷却する冷却エアーを導入するためのエアー配管３７が設けられている。このエアーがチャンバ内部の真空空間に漏れないように、ペルチエ素子３１と熱伝達部３０との間は、Ｏリング３３によってシールされている。同様に、熱伝達部３０とベース板３２との間も、Ｏリング３３によってシールされている。
【００５０】
図１１は、基板側から見た、冷却部を示す図である。円盤状のペルチエ素子３１は、該ペルチエ素子３１よりも径が大きな円盤状の第１金属部３５に設けられており、図１１では不図示である。該円盤状の第１金属部３５は、外縁に設けられた４つの穴３９を介して、熱伝達部３０にネジ止め可能になっている。また、ペルチエ素子３１および第１金属部３５の中心部には、前述したガス導出口４と連結するための開口が設けられている。
【００５１】
図１２は、基板と反対側から見た冷却部を示す図である。図示するように、ペルチエ素子３１は、交互に等間隔に配置されているが、これに限定されず自由に設計することができる。
【００５２】
以上、第２実施形態に係る冷却装置では、第１実施形態と異なり、冷却板内に冷却水を導入するための配管を設ける必要がないので、水漏れの心配はない。同様に、本実施形態の冷却装置は、冷却板内に冷却水を導入するための配管がないので、チャンバをベントするときに結露することがない。
【符号の説明】
【００５３】
１ 基板
２ 基板キャリア
３ａ、３ｂ 冷却板
４ ガス放出口
５ａ、５ｂ 囲い部
１０ 移動機構
３１ ペルチエ素子
４０ 冷却ガス供給源
【特許請求の範囲】
【請求項１】
チャンバと、
前記チャンバ内に設けられ、基板を冷却するように構成された第１冷却手段と、
前記チャンバ内において前記第１冷却手段と対向配置され、前記基板を冷却するように構成された第２冷却手段と、
前記第１冷却手段と前記第２冷却手段との間の配置領域に、基板を保持している基板保持部を配置するように構成された配置手段と、
前記第１冷却手段および第２冷却手段のうち少なくとも一方に設けられ、基板冷却に寄与するガスを放出するガス放出口と、
前記ガス放出口に前記ガスを供給するガス供給手段と、
前記配置領域に配置された前記基板保持部に近接するように、前記第１冷却手段及び第２冷却手段を移動する移動手段と
を備えることを特徴とする冷却装置。
【請求項２】
前記第１冷却手段を支持する支持部と前記第２冷却手段を支持する支持部との少なくとも一方に設けられた囲い部であって、自身が設けられた支持部に支持された冷却手段の周囲を囲み、かつ対向する冷却手段の方に延在し、さらに前記自身が設けられた支持部に支持された冷却手段と前記対向する冷却手段とを連通させるように開口された囲い部をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の冷却装置。
【請求項３】
前記第１冷却手段の周囲に設けられ、前記第１冷却手段と前記第２冷却手段との間の空間の少なくとも一部を囲う第１囲い部と、
前記第２冷却手段の周囲に設けられ、前記第２冷却手段と前記第１冷却手段との間の空間の少なくとも一部を囲う第２囲い部とをさらに備え、
前記第１囲い部および前記第２囲い部は、前記移動手段により前記第１冷却手段及び第２冷却手段が前記配置領域に配置された前記基板保持部に接近した際、前記第１囲い部と前記第２囲い部との間の領域がラビリンス形状となるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の冷却装置。
【請求項４】
前記第１冷却手段および前記第２冷却手段を、前記配置領域に配置された前記基板保持部に向けて移動させるように前記移動手段を制御し、かつ前記ガスを前記ガス放出口に放出するように前記ガス供給手段を制御する制御手段をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の冷却装置。
【請求項５】
前記第１冷却手段、及び第２冷却手段は、ペルチェ素子を備えることを特徴とする請求項１に記載の冷却装置。
【請求項６】
前記ペルチェ素子を冷却するエアーを導入するためのエアー配管をさらに備えること特徴とする請求項５に記載の冷却装置。
【請求項７】
チャンバと、
前記チャンバ内に設けられ、基板を加熱するように構成された第１加熱手段と、
前記チャンバ内において前記第１加熱手段と対向配置され、前記基板を加熱するように構成された第２加熱手段と、
前記第１加熱手段と前記第２加熱手段との間の配置領域に、基板を保持している基板保持部を配置するように構成された配置手段と、
前記第１加熱手段および第２加熱手段のうち少なくとも一つに設けられ、基板加熱に寄与するガスを放出するガス放出口と、
前記ガス放出口に前記ガスを供給するガス供給手段と、
前記配置領域に配置された前記基板保持部に近接するように、前記第１加熱手段及び第２加熱手段を移動する移動手段と
を備えることを特徴とする加熱装置。
【請求項１】
チャンバと、
前記チャンバ内に設けられ、基板を冷却するように構成された第１冷却手段と、
前記チャンバ内において前記第１冷却手段と対向配置され、前記基板を冷却するように構成された第２冷却手段と、
前記第１冷却手段と前記第２冷却手段との間の配置領域に、基板を保持している基板保持部を配置するように構成された配置手段と、
前記第１冷却手段および第２冷却手段のうち少なくとも一方に設けられ、基板冷却に寄与するガスを放出するガス放出口と、
前記ガス放出口に前記ガスを供給するガス供給手段と、
前記配置領域に配置された前記基板保持部に近接するように、前記第１冷却手段及び第２冷却手段を移動する移動手段と
を備えることを特徴とする冷却装置。
【請求項２】
前記第１冷却手段を支持する支持部と前記第２冷却手段を支持する支持部との少なくとも一方に設けられた囲い部であって、自身が設けられた支持部に支持された冷却手段の周囲を囲み、かつ対向する冷却手段の方に延在し、さらに前記自身が設けられた支持部に支持された冷却手段と前記対向する冷却手段とを連通させるように開口された囲い部をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の冷却装置。
【請求項３】
前記第１冷却手段の周囲に設けられ、前記第１冷却手段と前記第２冷却手段との間の空間の少なくとも一部を囲う第１囲い部と、
前記第２冷却手段の周囲に設けられ、前記第２冷却手段と前記第１冷却手段との間の空間の少なくとも一部を囲う第２囲い部とをさらに備え、
前記第１囲い部および前記第２囲い部は、前記移動手段により前記第１冷却手段及び第２冷却手段が前記配置領域に配置された前記基板保持部に接近した際、前記第１囲い部と前記第２囲い部との間の領域がラビリンス形状となるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の冷却装置。
【請求項４】
前記第１冷却手段および前記第２冷却手段を、前記配置領域に配置された前記基板保持部に向けて移動させるように前記移動手段を制御し、かつ前記ガスを前記ガス放出口に放出するように前記ガス供給手段を制御する制御手段をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の冷却装置。
【請求項５】
前記第１冷却手段、及び第２冷却手段は、ペルチェ素子を備えることを特徴とする請求項１に記載の冷却装置。
【請求項６】
前記ペルチェ素子を冷却するエアーを導入するためのエアー配管をさらに備えること特徴とする請求項５に記載の冷却装置。
【請求項７】
チャンバと、
前記チャンバ内に設けられ、基板を加熱するように構成された第１加熱手段と、
前記チャンバ内において前記第１加熱手段と対向配置され、前記基板を加熱するように構成された第２加熱手段と、
前記第１加熱手段と前記第２加熱手段との間の配置領域に、基板を保持している基板保持部を配置するように構成された配置手段と、
前記第１加熱手段および第２加熱手段のうち少なくとも一つに設けられ、基板加熱に寄与するガスを放出するガス放出口と、
前記ガス放出口に前記ガスを供給するガス供給手段と、
前記配置領域に配置された前記基板保持部に近接するように、前記第１加熱手段及び第２加熱手段を移動する移動手段と
を備えることを特徴とする加熱装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１２−３１５０４（Ｐ２０１２−３１５０４Ａ）
【公開日】平成２４年２月１６日（２０１２．２．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−４５８７２（Ｐ２０１１−４５８７２）
【出願日】平成２３年３月３日（２０１１．３．３）
【出願人】（０００２２７２９４）キヤノンアネルバ株式会社 (564)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年２月１６日（２０１２．２．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月３日（２０１１．３．３）
【出願人】（０００２２７２９４）キヤノンアネルバ株式会社 (564)
【Ｆターム（参考）】
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